Die traditionelle Inspektionstechnologie für asphärische Linsen entstand und entwickelte sich zunächst vor allem in Spitzenbereichen wie Verteidigung, Luft- und Raumfahrt und High-End-Halbleiterlithographiesystemen. Bei diesen traditionellen Anwendungen stellte die Branche keine besonders strengen Anforderungen an die Inspektionseffizienz. Der Grund ist einfach: Die Produktionslogik lautete „Einzelstück“ oder „Mehrere Stücke“.
Um eine extrem hohe absolute Präzision zu erreichen, waren Ingenieure bereit, stunden- oder sogar tagelang auf Werkbänken zu sitzen und die Oberflächenform einer einzelnen Linse akribisch zu verfeinern, zu kalibrieren und zu schleifen. Bei der Produktion asphärischer Linsen in großem Maßstab ist diese traditionelle „langsame und sorgfältige“ Prüfmethode jedoch nicht mehr anwendbar.
Mit dem explosionsartigen Wachstum kommerzieller Luft- und Raumfahrtkonstellationen (z. B. der Massennachfrage nach asphärischen Linsen in der Satellitenlaserkommunikation) und der Massenproduktion von Millionen präzisionsgeformter Glaslinsen in Bereichen wie intelligentes Fahren, Mobiltelefonlinsen und Handgeräte wird die traditionelle „langsame und sorgfältige“ Inspektionsmethode zum „erstickenden Schloss“, das die Energieeffizienz der gesamten optoelektronischen Industrie behindert.
Große Hersteller haben bei ihren Gesprächen zur Ausgangsprüfung, Eingangsprüfung und Probemontage mit extremen Effizienzproblemen zu kämpfen. I. Die „Erbsünde der Geschwindigkeit“ in der traditionellen Inspektion und die Überlebenskrise der Massenproduktion im Millionenbereich. Derzeit sind die beiden am häufigsten verwendeten Benchmark-Importgeräte großer inländischer optischer Hersteller für Prozessforschung und -entwicklung sowie die vollständige Inspektion asphärischer und Freiformflächen in der Massenproduktion das UA3P (kontaktbehaftetes 3D-Profilometer) und das LUPHOScan (kontaktloses ultrapräzises optisches Profilometer). Obwohl sie in der Tat vielseitig und präzise sind, stellt ihre Schneckengeschwindigkeit ein großes Hindernis für Produktionsleiter und Finanzdirektoren dar, wenn sie mit glasgeformten Linsen arbeiten, die in Millionenhöhe verschickt werden:
● UA3P: Durch den Einsatz von sondenbasiertem Kontaktscannen können selbst bei einem optimierten Scanpfad nur maximal etwa 20 Teile pro Stunde geprüft werden. Am kritischsten ist, dass es im Wesentlichen eine zweidimensionale Oberflächenform (Querschnittsliniendaten) erhält und nicht die gesamte asphärische Oberfläche über das gesamte Sichtfeld vollständig rekonstruieren kann. Die weitere 3D-Oberflächenformmessung steht vor einem weiteren starken Rückgang der Effizienz. Es ist hervorzuheben, dass optische Ingenieure für die Analyse immer 3D-Oberflächenformen benötigen, da 2D-Oberflächenformen während der Analyse einen erheblichen Informationsverlust erleiden, insbesondere den Verlust nichtrotatorischer Aberrationen, was zu großen Diskrepanzen zwischen den Analyseergebnissen und den tatsächlichen Ergebnissen führt.
● LUPHOScan: Obwohl es eine 3D-Oberflächenformmessung durch interferometrisches Scannen mit mehreren Wellenlängen ermöglicht, kann es aufgrund seines physikalischen Punkt-für-Punkt-/Kreis-für-Kreis-Scanmechanismus nur etwa 10 Teile pro Stunde testen. In den Bereichen High-End-Konsumelektronik und intelligente Automobile führen diese ineffizienten Tests zu einer Kettenreaktion geschäftlicher Katastrophen. Es ist allgemein bekannt, dass Glasformverfahren aufgrund von Faktoren wie Temperaturkontrolle, Formverschleiß und thermischer Spannungsfreigabe von Natur aus eine geringere Ertragsstabilität aufweisen als herkömmliches Kunststoffspritzgießen. Darüber hinaus führen die extrem hohen Kosten von Glaslinsen dazu, dass die Ausbeute an Komponenten (Einzellinsen) exponentiell steigt, was direkt die endgültige Linsenausbeute bestimmt und einen enormen Einfluss auf die Endkosten und den Nettogewinn des Unternehmens hat. Wenn die Inspektionsgeschwindigkeit nicht mithalten kann, entscheiden sich große Hersteller entweder für eine „Probenahme im Glücksspielstil“, die das Risiko hoher Ertragsverluste mit sich bringt, oder sie entscheiden sich dafür, „die Häufigkeit der Probenahme zu erhöhen“, aber die Investitionen in Sachanlagen und der Wertverlust der Inspektionsausrüstung sind für Geschäftsinhaber abschreckend.
II. Eine qualitative Effizienzänderung, die zu einer „revolutionären Funktionsverbesserung auf drei Ebenen“ führt. Wenn eine revolutionäre, hocheffiziente Inspektionsmethode die Inspektionsgeschwindigkeit von 3D-Vollflächenformen um das Zehn- bis Zwanzigfache steigern könnte, würde dies großen Herstellern weit mehr bringen, als nur die Anschaffungskosten einiger importierter Maschinen einzusparen. Dies würde eine revolutionäre Verbesserung für das gesamte Unternehmen hinsichtlich des Produktionsmodells und der Kernwettbewerbsfähigkeit bedeuten.
Konkret kann es großen Herstellern dabei helfen, einen Qualitätssprung auf drei Geschäfts- und Technikebenen zu erzielen:
1. Erste Ebene: Absolut verbesserte Inspektionseffizienz (die grundlegende Grundlage für Kostensenkung und Effizienzsteigerung) Die ursprünglich in „Minuten“ oder sogar „halbe Stunde“ berechnete Inspektionszeit für einen einzelnen Artikel wird direkt auf die zweite Ebene komprimiert. Vollständige 3D-Oberflächenforminspektion, Lichtgeschwindigkeit ein- und ausfahren. Dadurch verwandelt sich die Prüfwerkstatt direkt von einem „Kapazitätsengpass“ in eine „automatisierte Produktionslinie“, wodurch der Lieferdurchsatz bei Großaufträgen völlig freigesetzt wird.
2. Zweite Ebene: Big-Data-gesteuerte Optimierung der Probemontage (von „Versuch und Irrtum“ zu „technischer Gewissheit“) Bei der Entwicklung von High-End-Objektiven ist die „technische Probemontage“ die zeitaufwändigste Phase. Aufgrund des Fehlens groß angelegter, vollständiger, realer 3D-Oberflächenformdaten kann sich die herkömmliche Probemontage nur auf eine sehr kleine Stichprobe (z. B. die Bemusterung einiger Dutzend Teile) verlassen, um „ihr Glück zu versuchen und die optimale Lösung zu finden“, wobei die Debugging-Zyklen oft mehrere Wochen dauern. Wenn Tests auf der zweiten Ebene durchgeführt werden, können große Hersteller in den frühen Phasen des Probemontageprozesses über Zehntausende Sätze realer, vollständiger 3D-Oberflächenform-Big-Data verfügen. Ingenieure können diese großen Datenmengen nutzen, um technische Versuchsmontagekombinationen zu optimieren, Linsen mit unterschiedlichen Oberflächenformfehlerverteilungen optimal falsch auszurichten und so die Gesamtmontageausbeute der Linse in der Montage- und Justierungsphase deutlich zu verbessern.
3. Die dritte Ebene: Förderung des KI-Fertigungsmodells (der ultimative Graben der Dimensionsreduzierung) Derzeit beobachtet die Welt den kometenhaften Aufstieg der Silicon-Valley-Giganten im Bereich KI, und was wir sehen, sind hauptsächlich die Veränderungen, die KI bei der Verbrauchersuche, der Texterstellung oder der Codierung mit sich bringt. Allerdings übertrifft ein Trend die Erwartungen bei weitem: Sobald die KI weiter ausgereift ist, wird der Wettbewerb zwischen den Herstellern nicht mehr auf traditionellen Kanälen oder First-Mover-Vorteilen basieren, sondern auf einer umfassenden Verbesserung der F&E-Fähigkeiten und der organisatorischen Managementfähigkeiten. Und der Kernmotor hier ist die umfassende Stärkung der KI.
Wenn große Optikunternehmen derzeit mit Endkunden kommunizieren, sind ihre Designfähigkeiten, Formenbaufähigkeiten oder Produktionskapazitäten ihre größten Stärken.
Wir gehen jedoch mutig davon aus, dass die Standards für die zukünftige Geschäftskommunikation völlig neu geschrieben werden, sobald einem großen Hersteller ein Durchbruch in der intelligenten Fertigung gelingt. Der Wettbewerb wird sich dann auf KI-Rechenleistung, groß angelegte digitale und intelligente Modellfunktionen und die daraus resultierende „ultimative Effizienz“, „ultimative Kosten“ und „ultimative Benutzererfahrung“ verlagern.
Die zugrunde liegende Logik, die all dem zugrunde liegt, sind nach wie vor schnelle, umfassende und genaue Daten. Ohne riesige Mengen hochfrequenter, nanometergenauer 3D-Oberflächendaten zum Selbsttraining ist das sogenannte KI-Fertigungs-Großmodell lediglich Wasser ohne Quelle. Der Kernwert einer hocheffizienten 3D-Inspektion liegt in ihrer Fähigkeit, große Mengen realistischer und genauer 3D-Oberflächendaten kontinuierlich und stabil in das KI-Modell des Herstellers einzugeben.
Basierend auf dieser riesigen Datenmenge kann KI in Echtzeit Einblicke in die nichtlinearen Zuordnungsbeziehungen zwischen Formverformung, Temperaturdrift, Materialchargen und Aberrationen höherer Ordnung der endgültigen Oberflächenform gewinnen und so die Gesamtkonfiguration kontinuierlich optimieren und Front-End-Prozessparameter korrigieren. Dies stellt eine radikale Verbesserung der Wettbewerbsfähigkeit der Produktion dar: Der zentrale Wettbewerbsvorteil eines Unternehmens wird sich von der Abhängigkeit von „Versuch und Irrtum mit sehr wenigen Stichproben, die auf der Erfahrung erfahrener Ingenieure basieren“ hin zu einem global intelligenten geschlossenen Kreislauf verlagern, der von Rechenleistung und Big Data gesteuert wird.
Wer sein KI-Modell zuerst füttert, wird als Erster extreme Kosten und Effizienz erzielen und sich so die alleinige Eintrittskarte in die Zukunft der Optikfertigung sichern.
III. Zhixing Optics: CGH kombiniert mit Automatisierung, mit dem Ziel eines Effizienzwunders von 200 Stück/Stunde. Um großen Herstellern dabei zu helfen, sich diesem Spiel zu stellen, das die Industrielandschaft neu gestalten wird, hat Ningbo Zhixing Optics Co., Ltd. mit seinem Team von Doktoranden, die sowohl über wissenschaftliche Forschungskompetenz als auch Branchenerfahrung verfügen, seinen Trumpf enthüllt.
Der zeitaufwändigste, erfahrungsintensivste und ineffizienteste Prozess bei der interferometrischen Vermessung asphärischer Oberflächen ist die asphärische Nulllagenjustierung (Alignment). Selbst hochqualifizierte Ingenieure benötigen bei komplexen asphärischen Oberflächen oft etwa zwei Minuten, um Exzentrizität und Neigung wiederholt anzupassen und den Rückkehrfehler zu ermitteln. Zhixing Optics hat seine selbst entwickelte CGH-Ausrichtungstechnologie (Computer-Generated Hologram) in Kombination mit einem hochpräzisen elektromechanischen Automatisierungssystem genutzt, um eine leistungsstarke Kombination aus Hardware- und Softwarelösungen bereitzustellen:
10-Sekunden-Limit-Ausrichtung: Wir haben den zeitaufwändigen asphärischen Nullpositions-Einstellungsprozess drastisch von etwa 2 Minuten für Facharbeiter auf unter 10 Sekunden reduziert!
KI-Fehlausrichtungsmodell: Herkömmliche Ausrichtungsmethoden basieren auf umständlichen „Sensitivitätsmatrizen“. Beim Umgang mit komplexen mehrdimensionalen Aberrationen von asphärischen Oberflächen mit hoher Steigung und hoher Ordnung ist die lineare Anpassung anfällig für Verzerrungen, was zu ineffizienten Iterationen der kontinuierlichen „Berechnung-Feinabstimmung-Neuberechnung“ führt. Zhixing Optics hat diesen Ansatz völlig revolutioniert. Durch die Verwendung eines umfassenden KI-Trainings zu den Fehlausrichtungsfehlern in den CGH-Designdateien haben wir erfolgreich ein hochdimensionales nichtlineares Fehlausrichtungsmodell erstellt. Mit einem einzigen vom Interferometer erfassten Bild erfasst der KI-Algorithmus sofort und präzise die aktuellen Exzentrizitäts- und Neigungsdaten im globalen Aberrationsraum, wodurch eine extrem schnelle Berechnung erreicht und die Reaktionseffizienz und Ausrichtungsgenauigkeit des Systems erheblich verbessert wird.
• Ziel – 200 Teile/Stunde: Derzeit wird erwartet, dass das System mit der Hinzufügung eines mechanisch automatisierten Lade- und Entlademechanismus, der exklusiv von Zhixing angepasst wurde, und eines anschließenden KI-gestützten schnellen Interferenzstreifenanalysealgorithmus die Effizienz der 3D-Vollfeldprüfung asphärischer Oberflächen bald auf 200 Teile/Stunde steigern wird. Das ist 10 bis 20 Mal schneller als herkömmliche Scangeräte!
🤝 Auf der Suche nach Partnern: Gemeinsame schnelle Validierung und strategische Win-Win-Situation: Zhixing Optics verfügt derzeit über ein Kernteam von Experten, das von drei promovierten Optikern und zwei hochrangigen Talenten auf Provinzebene geleitet wird. Wir sind tief im Bereich der Ultrapräzisionsmesstechnik verwurzelt und nutzen unser starkes technisches Fundament von führenden nationalen optischen und mechanischen Forschungsinstituten, um einen robusten technologischen Burggraben und ein hohes Maß an Eigenständigkeit zu errichten. Wir verstehen, dass eine solch disruptive industrielle Effizienzrevolution nicht isoliert erreicht werden kann; Es muss tief in den realen, millionenschweren Massenproduktionslinien großer Hersteller verwurzelt sein. Wir begrüßen Kooperationen mit Herstellern von Glasformlinsen, Automobillinsen und Handgerätelinsen, die mit unseren erwarteten Entwicklungstrends einverstanden sind und sich auf gemeinsame Entwicklungs- und Verifizierungsbemühungen freuen.
Zhixing Optics ermöglicht Präzisionsmessungen, um wirklich eine „Einheit von Wissen und Handeln“ zu erreichen.
